大型循环流化床脱硫系统优化及应用

代华松　万庆海　李明　黄焕标

摘 要：介绍粤北某电厂2×300MW循环流化床发电机组为解决脱硫石灰石系统的可靠性、燃煤与石灰石混合均匀性，降低脱硫运行成本等进行的技术改进，创新了循环流化床锅炉脱硫运行方式，完善了石灰石给料控制方案，解决了石灰石浓相气力垂直输送距离过高的难题，取得了一系列优化设计及应用成果。

关键词：循环流化床 脱硫改造 脱硫效率

现役循环流化床锅炉普遍采用炉内喷钙脱硫工艺，设计有包括石灰石粉制备、输送、给料、计量等系统。石灰石系统作为循环流化床锅炉重要的辅助系统具有工艺系统简单、工程造价低、运行电耗低等优点；但炉内脱硫系统因钙硫比偏高致脱硫运行成本较高，气力输送系统磨损、堵塞等问题突出。

粤北某电厂三期建有2×300MW循环流化床发电机组，分别于2009年和2010年投产运行。该厂两台循环流化床脱硫石灰石系统先后通过一系列技术改进，大大提高了脱硫系统运行可靠性、稳定性和经济性，目前运行情况良好。

1 系统优化方案

1.1 增加备用石灰石输送给料系统提高系统可靠性

在每炉原石灰石粉仓下增设一套气力输送给料系统，采用浓相输送方式，设计出力满足100%BMCR工况燃用设计煤种所需输送量，输送距离水平约55m，提升高度约13m，弯头7个。将给料机形式由原螺旋给料机改为变频锁气电动给料机，有助于提高石灰石给料量的调节控制精度。

1.2 增加输煤皮带添加石灰石粉系统解决石灰石与煤混合不均匀性的问题

在原石灰石粉仓下增设两套互为备用的石灰石输送给料系统，将石灰石粉输送到标高约65米的缓冲仓，输送系统水平长度约为40m，提升高度约60m，90°弯头约6个，当量长度约150m，系统出力满足两台机组100%BMCR工况燃用设计煤种所需输送量。再由缓冲仓经冲板流量计和变频锁气式给料机后，分别将石灰石粉分配到两条输煤皮带上。锅炉原煤仓上煤期间，启动该石灰石给料系统，将石灰石粉直接添加到输煤皮带的原煤上。

1.3 优化脱硫石灰石系统控制策略实现程控及自动调节

完善配置热工仪表测点，增加输煤皮带运行信号及输送煤量信号、石灰石粉称重计量信号、石灰石粉库料位信号、给煤机入炉煤煤量信号、燃煤硫份、燃煤热值等；重新设计石灰石系统程控逻辑组态，实现多套石灰石输送给料系统程控；重新设计脱硫石灰石给料量控制策略，通过仿真及工况调试，实现了石灰石给料量全自动调节。

1.4 优化脱硫石灰石系统运行方式提高脱硫运行经济性

通过对改进后的三套石灰石粉输送系统特点分析，确定了以输煤皮带直接添加石灰石粉为主，锅炉二次风口喷钙为辅的主要运行方式。输煤皮带直接添加石灰石粉量满足脱除80%的SO2量要求，剩余20%的SO2脱除量由炉内喷钙完成。

开展循环流化床锅炉脱硫运行试验，测试床温与脱硫效率的关系，确定燃用不同煤种情况锅炉最佳环保运行窗口温度。

全部优化改造完成后，每台锅炉设置有两套互为备用的炉内喷钙输送给料系统；两台锅炉共用一套输煤皮带添加石灰石粉系统，输煤皮带添加石灰石粉系统又包括两套互为备用的石灰石粉气力输送系统。

2 应用效果分析

通过上述技术改造项目的实施，循环流化床锅炉炉内脱硫系统主要运行指标得到显著改善，平均脱硫效率提高5%以上、脱硫投运率稳定在99.9%以上、SO2排放浓度波动幅度明显减小、运行钙硫比下降1.0左右，具体指标情况如下：

2.1 脱硫效率：85～95%

在实现了煤与石灰石粉充分均匀混合前提下，通过循环流化床锅炉床温运行范围控制，辅以SO2排放浓度对直接喷钙量的闭环调节，脱硫效率可稳定达到85～95%。

循环流化床锅炉炉内脱硫因无法直接监测脱硫原烟气SO2浓度，脱硫效率采用物料衡算法计算SO2产生量与脱硫后的净烟气SO2排放量进行统计。

2.2 脱硫系统投运率：99.9%以上

2.3 SO2排放浓度：50～200mg/Nm3

按现役循环流化床锅炉SO2排放标准≯200mg/m3要求，表3统计了2014年7月至2015年5月SO2排放月均值数据，可见实现了SO2稳定达标排放。

2.4 实际运行Ca/S值：2.5～3.5

在稳定脱硫效率的同时，锅炉SO2排放浓度在达标的前提下波动幅度大幅度减小。石灰石粉给料控制调节幅度也进一步缩小，有效降低了运行Ca/S值。

3 结束语

该厂2×300MW循环流化床锅炉炉内脱硫系统优化技术改造，经调试、试运行，均通过环保部门的环保技改工程“三同时”验收，验收监测数据表明该两台锅炉完全满足SO2排放标准≯200mg/m3要求，综合脱硫效率比上一年度总量减排环保核查认定的脱硫效率提高了12.4～19.6%。

现役大批循环流化床机组面临脱硫技术改造，该项技术应用工程造价较低，有效解决循环流化床锅炉炉内脱硫可靠性、稳定性和经济性等难题，具有较高的推广价值。

【参考文献】

[1] 卢啸风.大型循环流化床锅炉设备与运行[M].北京：中国电力出版社，2006.

[2] 杨伦等.气力输送工程[M].北京：机械工业出版社，2006.